b) Stellen Sie die Funktion u(t) = 1(t 1) + 2(t 2) 3(t 3) grafisch dar.

Ähnliche Dokumente
Seite 1 NAME VORNAME MATRIKEL-NR. Achtung: Schreiben Sie Ihre Antworten für die Aufgaben 1 bis 2 direkt unter den Fragen in den Fragebogen.

a) Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Regelung und einer Steuerung an Hand eines Blockschaltbildes.

Abt. Maschinenbau, Lehrstuhl Steuerung, Regelung und Systemdynamik

UNIVERSITÄT DUISBURG - ESSEN Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abt. Maschinenbau, Professur für Steuerung, Regelung und Systemdynamik

90 Minuten Seite 1. Einlesezeit

60 Minuten Seite 1. Einlesezeit

Aufgabe 1: Laplace-Transformation

x 1 + u y 2 = 2 0 x 2 + 4u 2.

180 Minuten Seite 1. Einlesezeit

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übungsklausur 1

(s + 3) 1.5. w(t) = σ(t) W (s) = 1 s. G 1 (s)g 2 (s) 1 + G 1 (s)g 2 (s)g 3 (s)g 4 (s) = Y (s) Y (s) W (s)g 1 (s) Y (s)g 1 (s)g 3 (s)g 4 (s)

Zusammenfassung der 3. Vorlesung

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übungsklausur 10

() 2. K I Aufgabe 5: x(t) W(s) - X(s) G 1 (s) Z 1 (s) Z 2 (s) G 3 (s) G 2 (s) G 4 (s) X(s)

Prüfungsklausur. Grundlagen der Regelungstechnik I, II (PNR 2155) am von 10:00 12:00 Uhr

ka (s + c 0 )(s + c 1 )s 1 c 0 (c 0 c 1 ) e c 0t + lim = k R k max = π 4T t b2) und aus der Hauptlösung der Phasenbedingung die Reglerverstärkung

mit unbekannter Systemmatrix A. Die Transitionsmatrix zu obigem System lautet e t. 2 e t u(s) =

x 1 + u y 2 = 2 0 x 2 + 4u 2.

Prüfungsklausur. Grundlagen der Regelungstechnik I, II (PNR 2155) am von 10:00 13:00 Uhr

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übung 6 Sommer 2016

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übungsklausur 16

Aufgabe 1: Sprungantwort und Ortskurve

Gegeben sei folgender Regelkreis mit der Führungsgröße r, dem Regelfehler e und der Ausgangsgröße y: r e R(s) P (s)

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übungsklausur 2

Schriftliche Prüfung aus Regelungssysteme am

Schriftliche Prüfung aus Regelungstechnik am

Name: Vorname(n): Matrikelnummer: Aufgabe erreichbare Punkte erreichte Punkte Punkte aus Übungsmitarbeit Gesamtpunktanzahl

Übungsaufgaben zur Vorlesung Regelungssysteme (Grundlagen)

Name: Vorname(n): Matrikelnummer: Aufgabe erreichbare Punkte erreichte Punkte Punkte aus Übungsmitarbeit Gesamtpunktanzahl

u(s) := L - 1.,. 1 ~-t: - 1 -t t s~ U(8) = 8+1 Aufgabe 3 (15 Punkte)

Beantworten Sie die folgenden Fragen bitte kurz und präzise. Es sind keine längeren Ausführungen erforderlich!

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Lösungen zur 8. Übung

Zulassungsprüfung für den Master-Studiengang in Elektrotechnik und Informationstechnik an der Leibniz Universität Hannover

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Gegeben sei folgender Regelkreis mit der Führungsgröße r, der Stellgröße u und der Ausgangsgröße. q r u y. R(s)

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am

Grundlagen der Regelungstechnik

Schriftliche Prüfung aus Regelungstechnik am

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übungsklausur 7

Regelungs- und Systemtechnik 1 - Übung 6 Sommer 2016

Zusammenfassung der 3. Vorlesung

Regelungstechnik I (WS 13/14) Klausur ( )

1 Gegenkopplung und Stabilität S107

Zulassungsprüfung für den Master-Studiengang in Elektrotechnik und Informationstechnik an der Leibniz Universität Hannover

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Die Sprungantwort ist die Reaktion auf den Einheitssprung: G 2 (s) = 2 (s +1)(s +6) 3 (s +7)(s +2)

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Bearbeitungszeit: 120 Min

PRAKTIKUM REGELUNGSTECHNIK 2

Grundlagen der Regelungstechnik

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

MAS Automation Management

handelt es sich um einen Einheitssprung. mit Hilfe der Laplace- Rücktransformation, wenn alle Anfangswerte zu Null gesetzt werden:

Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik. Aufgabensammlung zur. Regelungstechnik B. Prof. Dr. techn. F. Gausch Dipl.-Ing. C.

Schriftliche Prüfung aus Regelungstechnik am

Lösungen zur 8. Übung

Prüfung im Modul Grundlagen der Regelungstechnik Studiengänge Medizintechnik / Elektrotechnik

Schriftliche Prüfung aus Regelungstechnik 1 am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

1. Laborpraktikum. Abbildung 1: Gleichstrommotor Quanser QET

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

G S. p = = 1 T. =5 K R,db K R

60 Minuten Seite 1. Einlesezeit

8. Übung. 1 (s+1) 3 beschrieben. Der geschlossene Regelkreis soll folgende Anforderungen erfüllen: (i) asymptotische Stabilität

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierungstechnik am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Aufgabe 1: Laplace-Transformation

Bearbeitungszeit: 120 Min

Regelungstechnik I (WS 12/13) Klausur ( )

Lösungsvorschläge zur 3. Übung

Stellen Sie für das im folgenden Signalflussbild dargestellte dynamische System ein Zustandsraummodell K

Schriftliche Prüfung aus Control Systems 2 am

3. Beschreibung dynamischer Systeme im Frequenzbereich

Zulassungsprüfung für den Master-Studiengang in Elektrotechnik und Informationstechnik an der Leibniz Universität Hannover

Regelungstechnik, Band 1 (11. Auflage)

b) Ist das System zeitvariant oder zeitinvariant? (Begründung!) c) Bestimmen Sie mit Hilfe der LAPLACE-Transformation die Übertragungsfunktion

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Seminarübungen: Dozent: PD Dr. Gunther Reißig Ort: 33/1201 Zeit: Mo Uhr (Beginn )

Zulassungsprüfung für den Master-Studiengang in Elektrotechnik und Informationstechnik an der Leibniz Universität Hannover

Beschreibung linearer Systeme im Frequenzbereich

von der Straßenkoordinate r zur Fahrzeugkoordinate x. Straßenoberfläche Initiale Referenz

Anhang: Regelungstechnische Bauteile des Buches

Steuer- und und Regelungstechnik II

SYNTHESE LINEARER REGELUNGEN

Lösungen zur 7. Übung

Diplomhauptprüfung / Masterprüfung

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

Technische Universität Wien Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. SCHRIFTLICHE PRÜFUNG zur VU Automatisierung am

INSTITUT FÜR REGELUNGSTECHNIK

BSc PRÜFUNGSBLOCK 2 / D-MAVT VORDIPLOMPRÜFUNG / D-MAVT. Musterlösung

Klausur Elektronik II

Johannes Kepler Universität Linz Institut für Regelungstechnik und Prozessautomatisierung

Transkript:

120 Minuten Seite 1 NAME VORNAME MATRIKEL-NR. Aufgabe 1 (je 2 Punkte) a) Definieren Sie die Begriffe Stellgröße und Führungsgröße. b) Stellen Sie die Funktion u(t) = 1(t 1) + 2(t 2) 3(t 3) grafisch dar. c) Geben Sie die physikalische Bedeutung von Polen und Nullstellen an. Wie stellt sich ein sog. Doppelpol im Bodediagramm dar (treffen Sie falls zur eindeutigen Darstellung notwendig, eine Fallunterscheidung)? d) Geben Sie das Ein-/Ausgangsverhalten eines PIDT 1 -Systems in Form einer Differenzialgleichung sowie einer Übertragungsfunktion an. e) Definieren Sie sowohl mathematisch als auch anhand einer geeigneten Skizze den Amplituden- sowie den Phasenrand eines Regelungssystems. Was stellt die zugrundeliegende Übertragungsfunktion bzgl. Regler und Strecke dar?

Aufgabe 2 Seite 2 (je 2 Punkte) a) Ein stabiles Übertragungssystem weise ein PT 2 -Übertragungsverhalten auf. Berechnen Sie die Laplacetransformierte der Gewichtsfunktion des Systems und bestimmen Sie rechnerisch den stationären Endwert. b) Ein System hat die Eigenwerte 2 ± j2 sowie 4 ± j2. Welche Eigenbewegung hat die geringste Dämpfung? Begründen Sie mathematisch oder per Zeichnung. c) Gegeben sei die folgende Fouriertransformierte y = π 2 4 π ( cos(x) + cos(3x) + cos(5x) + cos(7x) ) +.... 3 2 5 2 7 2 Zeichnen Sie das dazugehörige diskrete Amplitudenspektrum in das gegebene Koordinatensystem und vervollständigen Sie die Achsenbezeichnungen. A Abbildung 2.1: Koordinatensystem ω d) Gegeben sei die laplacetransformierte Funktion mit T 1,T 2 > 0 f a (s) = 1 T 1 T 2 s 3 + (T 1 + T 2 )s 2 + s. Angenommen die gegebene Funktion f a (s) stellt den Ausgang eines PT 2 -Übertragungssystems G(s) = K T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 )s + 1 (mit K = 1,T 1,T 2 > 0) dar, welche Eingangsfunktion f e (t) lag an? e) Ein Übertragungssystem mit PDT 1 -Verhalten werde mit einem Übertragungssystem mit P-Verhalten als Regler in Gegenkopplung geschaltet. Bestimmen Sie die Stör- und die Führungsübertragungsfunktion. Ist das Gesamtsystem stabil?

Aufgabe 3 Seite 3 (15 Punkte) Ein technisches System wird durch G 1 (s) bis G 6 (s) beschrieben, wie in Abb. 3.1 dargestellt. G 1 (s) U o U i Y i Y o G 2 (s) G 3 (s) G 5 (s) G 4 (s) G 6 (s) Abbildung 3.1: Blockschaltbild eines technischen Systems a) (4 Punkte) Berechnen Sie die Übertragungsfunktion G i (s) = Y i (s)/u i (s) des gekennzeichneten inneren Systems. b) (3 Punkte) Berechnen Sie die Übertragungsfunktion G o (s) = Y o (s)/u o (s) des gesamten Systems. Ein neues System werde beschrieben durch die Differenzialgleichung 2ÿ(t) 4 u(t) = 10ẏ(t) 12y(t) + 2 u(t)dt + 12u(t). c) (3 Punkte) Geben Sie die Zustandsraumbeschreibung des gegebenen Systems an. d) (2 Punkte) Berechnen Sie die Übertragungsfunktion des Systems. e) (3 Punkte) Bestimmen Sie die Stabilität des Systems mit Hilfe der Übertragungsfunktion.

Aufgabe 4 Seite 4 (15 Punkte) Gegeben ist die Übertragungsfunktion der Strecke G s (s) = 5 10 7 (s + 5)(s + 10) (s + 1)(s + 50)(s + 100)(s + 500)(s + 1000). Zwei verschiedene Regler (negative Rückführung) werden eingesetzt, um die Dynamik des Systems zu verändern. Als erster Regler wird ein P-Regler mit der Verstärkung K p = 1 und als zweiter Regler ein PD-Regler mit der Verstärkung K p = 800 sowie der Zeitkonstanten T d = 1 800 gewählt. a) (6 Punkte) Stellen Sie die zwei Übertragungsfunktionen des P-Reglers G 1 (s) und des PD-Reglers G 2 (s) auf. Zeichnen Sie qualitativ die Bode- Diagramme der offenen Kreise für beide Systeme (Strecke und Regler). b) (2 Punkte) Berechnen Sie die Phasenreserve (den Phasenrand) des Regelkreises mit dem P-Regler (Hinweis: für ω 50 rad/s gilt G s (s) < 1) und die Amplitudenreserve (den Amplitudenrand) des Regelkreises mit dem PD-Regler. c) (2 Punkt) Ist das spezielle Nyquistkriterium hier anwendbar? Begründen Sie Ihre Antwort. d) (2 Punkte) Sind die geschlossenen Kreise stabil? Begründen Sie beide Fälle separat mithilfe des Nyquistkriteriums. e) (3 Punkte) Zeichnen Sie die Ortskurven beider offener Kreise.

Aufgabe 5 Seite 5 (16 Punkte) Gegeben ist die Übertragungsfunktion der Strecke G s (s) = (s + 3)(s 1)(s 2) s(s + 0.5)(s + 2)(s + 4)(s 2 + 2s + 2). a) (2 Punkte) Berechnen Sie Pole und Nullstellen der Strecke. Was kann über die Stabilität der Strecke ausgesagt werden? Begründen Sie Ihre Antwort. b) (3 Punkte) Bestimmen Sie die Dämpfungen und Eigenfrequenzen sämtlicher Pole der Strecke. Neben der Strecke sind zwei Regler durch die Diffenzialgleichungen und y(t) = K p u(t) 1 2ÿ(t) 3 2ẏ(t) + y(t) = K d u(t) gegeben, die jeweils mit der Strecke zu einem Regelkreis mit negativer Rückführung zusammengeschlossen werden. Im Folgenden soll das Wurzelortskurvenverfahren angewandt werden, um die Dynamik beider geschlossener Systeme, bestehend aus der Strecke und je einem Regler, zu untersuchen. c) (3 Punkte) Klassifizieren Sie beide Regler und bestimmen Sie deren Übertragungsfunktionen, sowie Nullstellen und Pole. (Hinweis: 1.5 2 = 2.25) d) (2 Punkte) Geben Sie die Übertragungsfunktionen der offenen Regelkreise an und berechnen Sie deren Pole und Nullstellen. e) (2 Punkte) Berechnen Sie die Anzahl der separaten Äste der Wurzelortskurven und die Anzahl derer, die ins Unendliche gehen.

Seite 6 f) (2 Punkte) Berechnen Sie die Asymptotenwinkel und Wurzelschwerpunkte. g) (2 Punkte) Skizzieren Sie die Wurzelortskurven beider Systeme, zeichnen Sie die Asymptoten ein und markieren Sie die Wurzelschwerpunkte σ w und die kritischen Verstärkungen K krit.

Seite 7 Maximal erreichbare Punktzahl: 66 Mindestprozentzahl für die Note 1,0: 95% Mindestprozentzahl für die Note 4,0: 50%